無線通訊興起RF IC看漲 手機RF須定位清楚 WLAN RF大有前景

2004-11-01
由於無線通訊產業的帶動,2004年RF IC市場持續成長,預計全球RF IC市場仍將維持穩定成長的趨勢...
由於無線通訊產業的帶動,2004年RF IC市場持續成長,預計全球RF IC市場仍將維持穩定成長的趨勢。本文將針對RF IC產業現況、目前出現的瓶頸逐一描述,提供解決之道,並對未來RF在手機及WLAN領域的發展趨勢作評估預測。  

2004年因全球手機出貨量超出預期及WLAN快速成長,2004年RF IC市場規模成長超過2003年底時的預期,2005年後雖然手機市場成長力道可能會不如2003、2004年般強勁,但異質網路的互補應用所帶動的多頻多模通訊逐漸興起,與全球3G手機服務商用化開始普及,預計全球RF IC市場仍將維持穩定成長的趨勢。而由於手機IC廠商紛紛向下游組裝廠推出整體解決方案,專業RF IC廠商的業務已開始受到衝擊,並被迫做出因應之道,以維持既有優勢。  

RF IC組成結構與應用現況  

射頻晶片(RF IC)主要可分為功率放大器(PA)、收發器(Transceiver)、鎖相迴路(PLL)三個部分(圖1),三者佔了RF IC產值約80%的比重,若僅以Transceiver、PA、PLL等射頻次系統中的三大區塊元件在行動通訊終端產品(含類比/數位行動電話、Cordless Phone、WLAN)的市場產值來看,2003年Transceiver仍是射頻元件產值最高的部分,佔產值的75%;PLL則因逐漸被整合至其他電路元件中,因此產值比例由1999年的6.1%,下降至2003年的5%;至於PA,由於其在行動電話的射頻次系統中,被整合程度較低,且維持一定成本比重,故相對來說變動不大,仍維持在射頻元件的產值20%。  

射頻晶片相關應用領域其實範圍非常廣泛,由較低頻的AM、FM、漁業廣播、電視廣播,較高頻的消費市場用無線通訊、GPS,一直到10GHz以上的超高頻應用皆為RF IC的應用市場。  

目前業界較為關注的部分,主要是以消費市場用的無線通訊RF IC為主,包括廣域無線網路(WWAN)的2G/2.5G/3G行動電話、基地台、PHS、城域無線網路(WMAN)的802.16x、無線區域網路 (WLAN)的802.11x、無線電話(Cordless Phone)與傳呼機(Pager),以及屬於個人存取網路(PAN)的Bluetooth、Zigbee等技術。而行動電話產品可說是射頻晶片最大的應用市場,射頻設計技術也是行動通訊應用的最關鍵技術。  

2004年RF IC市場規模成長超過預期  

手機可說是RF IC最主要的應用,佔了70%以上的市場比重,因此RF IC在手機應用中的榮枯,幾乎就決定了RF IC的生死。由於近年來受到手機多媒體化與數據服務的興起、低階RF應用如藍芽,以及RF與基頻IC整合為單晶片等影響,基頻IC在通訊產業的重要性逐漸抬頭,以2003年無線通訊用戶終端用的射/基頻IC共135億美元左右的手機半導體市場來看,2003年時基頻IC已成長至約佔60%強的地步,而射頻 IC約佔40%,因此市場重要性已不如前幾年的景況。不過2004年因手機出貨超出預期,以及WLAN快速成長,2004年RF IC市場規模成長仍超過2003年底時的預期。  

手機RF IC重要性下滑 受惠出貨量提升仍維持成長  

隨著主要應用產品手機市場持續成長所帶來的龐大需求,射頻IC市場仍維持榮景。談到全球RF IC市場發展現況與預測,自1996年全球主要國家及地區陸續推動電信自由化後,隨著市場競爭的增加,以往國營獨占的局面逐漸被打破,許多新通訊技術與服務不斷為業者所推出,各式通訊產品得以快速進入一般民眾的生活領域。  

在行動通訊部分,手機在邁入2G後,GSM及CDMA兩種主流的規格快速襲捲市場,目前多數已開發國家手機普及率超過60%,並持續朝向2.5G及3G邁進。  

根據統計,隨著手機出貨量回穩與庫存去化等正面因素影響,同時隨著2004年全球手機市場因彩色螢幕手機與相機手機帶動換機潮而創下新高,預計可達 6.3~6.5億支規模。2005年後雖然手機市場成長力道可能會不如2003、2004年般強勁,但GPRS/WCDMA/CDMA2000/PHS/ WLAN等異質網路互補所帶動的多頻多模手機興起,與全球3G手機服務商用化開始普及,預計全球手機RF IC市場仍將持續維持成長的趨勢。  

WLAN正向NB PC外的領域擴展 將帶動RF IC應用  

雖然WLAN朝單晶片化的腳步未歇,但伴隨新版本的陸續推出及802.11b/a/g多頻多模的應用出爐,短期1、2年之內,WLAN應用市場的成長仍會為RF IC整體市場的貢獻帶來加分效果。  

至2004年為止,WLAN的應用市場仍是集中於NB PC,預計2004年出貨的NB PC中,約有73~75%有WLAN功能,而2005年可說WLAN向NB PC以外領域擴展的關鍵年。  

包括手持式設備、桌上型PC、PC週邊如印表機、LCD TV、DVD Player等消費性電子,都是WLAN醞釀已久的應用領域,預計2005年出貨相較於2004年仍有30%以上的成長,同時至2006年全球WLAN出貨將正式突破1億台/片大關,成為RF IC另一項重要產值來源。  

專業RF IC廠商面臨產業變革挑戰  

在手機半導體市場中,基頻IC的市場集中度愈來愈高,這與手機設計平台概念的興起有很大的關聯,RF IC的市場集中度則相對較低,這兩者的歧異也使得手機用RF IC廠商正面臨產業變革帶來的挑戰。  

全球RF IC大廠市佔率分析  

全球主要RF IC業者一般可分為整體解決方案與純粹提供RF兩類業者,前者主要提供射頻、基頻IC與軟體的整體解決方案業者,如Motorola、Infineon、Qualcomm、STMicroelectronics等,後者僅僅是提供射頻晶片的業者,如RF Micro Devices、Skyworks,這六大RF IC廠商在2003年的市佔率僅佔53~55%。  

而若以RF IC組成來看,PA主要供應商為RF Micro Devices、Renesas、Skyworks、Motorola,Transceiver方面主要供應商則分別有Motorola、Infineon、Qualcomm、STMicro、Philips等(表1)。  

以往在RF IC市場中表現突出的兩家RF IC專業廠商,RFMD與Skyworks,僅以功率放大器與射頻收發器便可在手機產業擁有一席之地,光是在功率放大器的市場營收上,RFMD與 Skyworks便佔了全球手機PA市場的60%以上。不過,自2003年後,此種專業RF IC廠商能否持續承受整個無線通訊產業的變動,已開始產生問號。  

面對競爭對手的因應之道  

近來亞洲地區許多家電、資訊廠商陸續跨足手機組裝業,全球手機產能超過50%是來自亞太地區,同時這個比例還在持續增加,但由於手機系統仍處於封閉性結構的情形。  

如何同時支援各種不同的作業系統,又可以能提供完整的手機製造解決方案與充分的技術支援,以幫助技術能力較差的手機製造廠提供RF、電源管理、基頻晶片與參考設計等完整的手機解決方案,以加快研發流程,並支援各種主要的軟硬體元件,滿足系統廠商Time to Market的需求,將是IC廠商能否為手機製造廠採用的首要因素。  

因此除了功率放大器由於GaAs製程的要求與電性的特殊性,尚可獨立於其他射頻元件之外,專業RF IC廠商其他部分的RF業務,已受到整體解決方案興起的衝擊。  

RF Micro Devices自2004年起,營收與獲利雙雙受損,2004上半年已調降財測至3.1~3.2億美元間,所以專業RF IC廠商勢必開始要採取一些措施來維持以往優勢,並開發手機品牌大廠外的新客戶。  

首先,致力在RF的差異化,以降低電力消耗程度,其次擴大為耕耘手機領域外的RF IC應用如WLAN、GPS,朝向開發整合多種無線通訊射頻解決方案的方向發展,利用完整的射頻次系統解決方案,直接面對手機代工廠商。  

例如RFMD宣佈以1080萬美元,購併產品線包含藍芽單晶片及單獨的CMOS射頻調變解決方案的Silicon Wave。此外,也進一步評估成為提供整體解決方案的可行性。  

至於在多模多頻的RF IC開發也要加速推行,不過目以目前的局勢來看,除美國的IC設計公司Quorum Systems等少數新廠商外,RFMD、Skyworks、Silicon Laboratories在此的動作則仍不明顯。  

分析不同領域之發展性 手機用RF IC競爭障礙增高  

由無線通訊IC廠商的主流業者走向,可以明顯地發現手機RF IC產業的投入關鍵考量,在產業方面首先要對自己的產品有很清楚的定位,是要提供完整解決方案或定位為專業手機RF IC業者。  

若是要成為提供完整解決方案,則必需具備包括Baseband、Power Management、Application Processor以及RF完整的設計,這時候無線通訊IC廠商要直接面對手機製造業者,因此如何能加速手機製造業者Time to Market則是市場成功的主要關鍵。  

而若是專業RF IC業者,則最好是同時具備PA與RF收發器的設計能力,此時的客戶多會面對缺乏RF IC設計能力的基頻廠商如TI,台灣過去有一些PA業者就是因為缺乏與RF收發器業者的合作關係,使得在與基頻廠商合作時欠缺主導地位而錯失商機。  

其次手機RF IC基本上是一個供過於求的局面,許多北美矽谷的中小型RF IC設計商於2001~2003接連倒閉,使得設計人才陸續回流至華人地區,也讓兩岸三地RF IC設計能力大幅提升。  

由於手機通訊標準要5~10年才有一次大變動,因此每逢新標準制定時幾乎是大廠的天下,而待市場起飛後欲進入市場的中小型廠商只得支付昂貴權利金,例如 Qualcomm所收取的權利金便佔其營收約30﹪。因此後進廠商欲取得手機組裝廠的RF IC訂單,很重要的因素在於價格與參考設計。以2G市場為例,手機廠毛利逐漸下滑,組裝廠毛利甚至跌至10%以下,此時零組件的價格就是很關鍵的因素。  

其次RF IC設計業者能否提供完整的參考設計,提供一次購足的服務,以加速產品上市時程也是重要課題,至於IC本身的靈敏度、線性度、耗電量、整合度(體積)自然不在話下,所以在此背景下的RF IC後進廠商,在毛利與營收貢獻上短期內都無法過分樂觀。  

台灣於WLAN用RF IC領域較有機會  

WLAN IC已經落入價格戰的局面,對於新進WLAN RF業者來說,能否提供更低廉的報價給設備製造商已經是生死存亡的關鍵,換言之能否以CMOS製程設計出RF IC的能力會是勝敗重要因素。  

其次是WLAN標準更新快速,2002年802.11b才剛崛起,2004年802.11g又將取而接替,接下來尚有802.11n、802.11i等標準蓄勢待發,因此與手機情形相同,802.11a/b/g等多頻多模的解決方案,將會是第2項決勝關鍵。  

最後是隨著手機有可能推行雙網整合,能夠設計出特別節電方案的業者有可能會有一飛沖天的潛力。  

在WLAN應用領域日漸擴大,同時市場持續穩定成長的情形下,台灣於WLAN用RF IC領域較有機會的原因,在於價格、耗電、體積與下游組裝4項。  

在價格與下游組裝方面,台灣已是WLAN組裝的重鎮,成本因素是組裝廠的核心命脈。而WLAN欲應用在手持式設備領域,以及用WLAN /VoIP結合作為室內電話的替代方案,體積微縮與省電能力則是最重要的考量,台灣廠商於此的發展頗為樂觀。  

例如絡達已經完成其第1顆低耗電802.11b規格用RF模組,並在2004年第3季起開始送樣,802.11g的低耗電RF模組則預計在2004年底推出。  

同時這些WLAN RF模組採LTCC基板整合相關元件,使模組面積僅達36平方公厘,在體積微縮上已經不輸給其他國際廠商的產品。  

因此展望未來台灣RF IC產業的發展,WLAN產業上中下游的建構會是最為成熟的領域,也是RF IC業者的機會所在。至於手機用RF IC,除了少數專業PA業者如源通、加達士、台達電能以中國手機廠商為對象,藉由成本優勢來做少量出貨外,諸如聯發科等主要廠商,仍需在整體解決方案上投入更多成本才能有顯著突破的可能。  

(本文作者為拓墣產業研究所研究經理)  

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